ตามที่ได้เกิดสภาวะน้ำท่วมหนักในลุ่มแม่น้ำเจ้าพระยาเมื่อพ.ศ. 2538 อันสืบเนื่องมาจากฝนตกหนักในลุ่มน้ำตอนบน ทำให้ปริมาณน้ำจำนวนมากไหลหลากท่วมพื้นที่อย่างรุนแรง ในลุ่มแม่น้ำยมและน่านเสริมกับปริมาณน้ำล้นอ่างเก็บน้ำเขื่อนสิริกิติ์ ไปหลากท่วมพื้นที่ทางด้านท้ายน้ำอย่างหนัก และส่งผลกระทบต่อสภาวะน้ำท่วมในแม่น้ำเจ้าพระยาตอนล่าง ซึ่งรวมถึงเขตกรุงเทพมหานครและปริมณฑล เป็นเวลานานกว่า ๒ เดือน โครงการแก้มลิง จึงเป็นส่วนหนึ่งของโครงการแก้ไขปัญหาน้ำท่วมพื้นที่ในเขตกรุงเทพมหานครและปริมณฑลตามแนวพระราชดำริ
พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ทรงเปรียบเทียบการกินอาหารของลิง หลังจากที่ลิงเคี้ยวกล้วยแล้วจะยังไม่กลืน แต่จะเก็บไว้ภายในแก้มทั้งสองข้าง แล้วค่อยๆ ดุนกล้วยมากินในภายหลัง เช่นเดียวกับกรณีการผันน้ำจากแม่น้ำเจ้าพระยา รวมทั้งน้ำที่ขึ้นมาตามซอยต่างๆ เมื่อน้ำทะเลหนุนให้ไปเก็บไว้ที่บึงใหญ่ ที่อยู่ใกล้กับพื้นที่ชายทะเล และมีประตูน้ำขนาดใหญ่ สำหรับปิดกั้นน้ำบริเวณแก้มลิง สำหรับฝั่งตะวันตกจะอยู่ที่คลองชายทะเลด้านฝั่งตะวันออก บริเวณแก้มลิงจะอยู่ที่คลองสรรพสามิต เมื่อเวลาน้ำทะเลลดลงให้เปิดประตูระบายน้ำออกไป บึงจะสามารถรับน้ำชุดใหม่ต่อไป
ลักษณะและวิธีการของโครงการแก้มลิง คือให้มีการระบายน้ำออกจากพื้นที่ตอนบน ให้ไหลลงคลองพักน้ำขนาดใหญ่ ที่บริเวณชายทะเล เมื่อระดับน้ำทะเลลดต่ำกว่าระดับน้ำในคลอง ก็ทำการระบายน้ำจากคลองดังกล่าว โดยใช้หลักการทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของโลกตามธรรมชาติ มีการสูบน้ำออกจากคลอง ที่ทำหน้าที่แก้มลิงนี้ เพื่อจะได้ทำให้น้ำตอนบนค่อยๆ ไหลมาเองตลอดเวลา ส่งผลให้ปริมาณน้ำท่วมพื้นที่ลดน้อยลง เมื่อระดับน้ำทะเลสูงกว่าระดับน้ำในลำคลอง ให้ทำการปิดประตูระบายน้ำ โดยยึดหลักน้ำไหลลงทางเดียว